Динамика космических систем

Срок выполнения: июль 2022 – июнь 2024

Организация, где выполняется работа: ИПМ им. М.В. Келдыша РАН

Руководитель – к.ф.-м.н. М.Г. Широбоков

 Аннотация 

      Высокий современный уровень космических технологий и новые физико-математические исследования, касающиеся внешней области Солнечной системы, делают возможными проекты, казавшиеся совсем недавно научной фантастикой. Недавние исследования ведущих научных институтов, среди которых Jet Propulsion Laboratory, Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory, убедительно показали осуществимость миссии по исследованию гелиосферы и, пожалуй самое интригующее, наблюдению с высокой точностью экзопланет. Оказывается, что лучи света, идущие от экзопланет, изгибающиеся под действием гравитационного притяжения Солнца и сходящиеся на фокальной линии на расстоянии 500-600 а.е., можно детектировать метровыми телескопами в виде изображений колец Эйнштена, а затем восстанавливать изображения экзопланет. Подобные проекты имеют колоссальную ценность для всего человечества. Сейчас, когда принципиальная возможность осуществления подобных проектов уже доказана, нужно обратиться к решению различных вопросов полёта космического аппарата, среди которых — автономные навигация и управление в далёких от Земли областях космоса, где стандартные методы навигации и управления не применимы.

      Проект направлен на разработку методов и алгоритмов автономной навигации и управления космическим аппаратом при полёте к фокальной линии гравитационной линзы Солнца с целью получения изображений экзопланет в высоком разрешении. Успешное решение поставленной задачи сделает вклад в развитие методов автономного управления космическими аппаратами не только на больших расстояниях от Земли, но и в ближнем космическом пространстве. Разработанные методы и полученные результаты окажутся полезными в миссиях, где требуется (по разным обстоятельствам) высокая автономность управления аппаратом, и интересными для отечественных и зарубежных исследовательских институтов. К таким миссиям относятся, в частности, разрабатываемая в настоящий момент миссия Interstellar Probe Лаборатории прикладной физики в Университете Джонса Хопкинса, и миссия к фокусу гравитационной линзы Солнца, разрабатываемая группой исследователей в Лаборатории реактивного движения в NASA.

      Научная новизна проекта состоит в создании новых методов и алгоритмов автономной навигации и управления космическим аппаратом, а также в синтезе системы навигации и управления, результатах её моделирования и оценке её возможностей с учётом возникающих в режиме полёта ошибок и сбоев. Ранее подобные задачи не ставились, так как не было подобных проектов миссий. Сейчас же, несмотря на то, что уже есть разрабатываемый проект миссии полёта к фокальной линии гравитационной линзы Солнца (миссия группы под руководством В. Турышева из NASA’s JPL) с анализом её осуществимости, многие её аспекты, и в частности аспекты автономной навигации и управления, возможности применения методов искусственного интеллекта и машинного обучения, ещё не изучены. На изучение перечисленных аспектов и направлен данный проект.

Публикации по теме проекта:

В процессе подготовки

Назад к списку грантов РНФ и РФФИ